Расчет ректификационной установки для разделения бинарной смеси этанол-вода - Курсовая работа

В качестве аппаратов служащих для проведения ректификации используются ректификационные колонны - состоящие из собственно колонны, где осуществляется противоточное контактирование пара и жидкости, и устройств, в которых происходит испарение жидкости и конденсация пара - куба и дефлегматора. Колонна представляет собой вертикально стоящий полый цилиндр, внутри которого установлены так называемые тарелки (контактные устройства различной конструкции) или помещен фигурный кусковой материал - насадка. Как в насадочных, так и в тарельчатых колоннах кинетическая энергия пара используется для преодоления гидравлического сопротивления контактных устройств и для создания динамической дисперсной системы пар - жидкость с большой межфазной поверхностью. В первом случае разделяемая смесь непрерывно подается в ректификационную колонну, а из колонны непрерывно отводятся две или более число фракций, обогащенных одними компонентами и обедненных другими. Исходная смесь (обычно при температуре кипения) подается в колонну, где смешивается с так называемой извлеченной жидкостью, стекающей по контактным устройствам (тарелкам или насадке) исчерпывающей секции противотоком к поднимающемуся потоку пара.Исходную смесь из промежуточной емкости 1 центробежным насосом 2 подают в теплообменник 3, где она подогревается до температуры кипения. Нагретая смесь поступает на разделение в ректификационную колонну 5 на тарелку питания, где состав жидкости равен составу исходной смеси XF. Стекая вниз по колонне, жидкость взаимодействует с поднимающимся вверх паром, образующимся при кипении кубовой жидкости в кипятильнике 4.Необходимо рассчитать ректификационную колонну с ситчатыми тарелками для разделения смеси сероуглерод - четыреххлористый углерод под давлением 4 атм. и определить ее основные геометрические размеры (диаметр и высоту). Нагрузка ректификационной колонны по пару и жидкости определяется рабочим флегмовым числом. При этом: , где - мольные доли легколетучего компонента в жидкости, - концентрация легколетучего компонента в паре, находящаяся в равновесии с жидкостью (питанием исходной смеси). Средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны находят по формулам: , , где и - средний мольный состав жидкости соответственно в верхней и нижней части колонны: , . Определим коэффициент диффузии газа для нижней и верней части колонны при средней температуре t (в ?С) по формуле: Коэффициенты диффузии в жидкости Dx20 при 20?С можно вычислить по приближенной формуле: , где А, В - коэффициенты, зависящие от свойств растворенного вещества и растворителя;Рассчитаем диаметр трубопровода подачи питания: . ? = 1360 кг/м 3 Рассчитаем диаметр трубопровода входа флегмы: . ? = 1360 кг/м 3. Рассчитаем диаметр трубопровода выхода паров: . м.Гидравлическое сопротивление тарелок колонны определяют по формуле: , где и - гидравлическое сопротивление тарелки соответственно верхней и нижней частей колонны, Па. Полное гидравлическое сопротивление тарелки складывается из трех слагаемых: . Гидравлическое сопротивление сухой ситчатой тарелки рассчитываем по уравнению: .Для ректификационной колонны, диаметром 1000 мм, примем стандартную минимальную толщину стенки корпуса ? = 8 мм и проверим, выполняется ли условие: , где Ск - прибавка к номинальной толщине детали, учитывающая разрушающее действие среды на материал: , - амортизационный срок службы аппарата (принимаем = 10 лет); П - коррозионная проницаемость, мм/год (принимаем П = 0,1 мм/год).Составными элементами корпусов химических аппаратов являются днища, которые обычно изготовляются из того же материала, что и обечайки, и привариваются к ней. Днище неразъемное ограничивает корпус вертикального аппарата снизу и сверху.Расчет фланцевого соединения заключается в определении диаметра болтов, их количества и размеров элементов фланцев. При рабочих условиях расчетное растягивающее усилие в болтах определяем по формуле: , где - средний диаметр уплотнения (прокладки), м; Расчетную силу сжатия прокладки прямоугольного сечения определяем по формуле: , где b - эффективная ширина прокладки (причем b = b0, если b0 ? 1см; b = , если b0 > 1; Диаметр болтовой окружности можно приближенно определить по формуле: , где DB - внутренний диаметр фланца, обычно равный наружному диаметру аппарата, м. м. Расчетный диаметр болтов определяем по формуле: и затем округляем в меньшую сторону до ближайшего стандартного размера (Dг - наружный диаметр сварного шва на фланце, м). м.Выбор типа опоры зависит от ряда условий: места установки аппарата, соотношения высоты и диаметра аппарата, его массы и т.д. Расчет опоры колонного аппарата, устанавливаемого на открытой площадке, проводим, исходя из ветровой и сейсмической нагрузок. Отношение вылета к высоте ребра l/h принимаем равным 0,5.

Содержание

Введение

1. Описание технологической схемы

2. Технологический расчет

2.1 Расчет ректификационной колонны

3. Конструктивный расчет

3.1 Расчет оптимальных диаметров трубопроводов

4. Гидравлический расчет

5. Механический расчет

5.1 Расчет толщины обечайки

5.2 Расчет толщины днища

5.3 Расчет фланцевых соединений и крышки

5.4 Расчет опор аппаратов

6. Техника безопасности

Заключение

Список использованных источников